2025年大学本科（过程装备与控制工程）化工设备控制综合测试题及答案

2025年大学本科（过程装备与控制工程）化工设备控制综合测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。1.化工设备控制中，反馈控制的核心是（）A.偏差检测B.控制器运算C.执行器动作D.测量变送环节2.以下哪种控制规律能有效消除系统的稳态误差（）A.P控制B.PI控制C.PD控制D.PID控制3.对于一阶惯性环节，其时间常数T越大，系统响应（）A.越快B.越慢C.不变D.先快后慢4.化工生产中，被控变量选择应优先考虑（）A.工艺要求B.测量方便C.控制简单D.安全因素5.调节阀的流量系数Kv值越大，说明调节阀的（）A.流量调节能力越强B.流量调节能力越弱C.阀芯尺寸越小D.阀芯尺寸越大6.以下哪种传感器常用于测量压力（）A.热电偶B.热电阻C.应变片D.压力传感器7.控制系统的稳定性与（）有关。A.比例系数B.积分时间C.微分时间D.以上都是8.前馈控制的特点是（）A.基于偏差进行控制B.能及时克服干扰C.控制精度高D.不需要测量变送环节9.化工设备中，防止超压的安全装置是（）A.安全阀B.调节阀C.液位计D.温度计10.自动控制系统中，被控对象是指（）A.控制器B.执行器C.工艺设备D.测量变送装置第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述PID控制中比例、积分、微分控制作用的特点及对系统性能的影响。12.（15分）某化工生产过程中，需要对反应釜内的温度进行精确控制。已知该温度控制系统的被控对象具有较大的惯性和滞后。请设计一个合适的控制系统方案，并说明各组成部分的作用。13.（15分）在化工设备控制中，调节阀的选型需要考虑哪些因素？请详细说明。14.（15分）阅读以下材料：在某化工生产线上，有一个重要的化学反应过程。该过程对反应温度要求严格，温度过高会导致副反应增加，影响产品质量；温度过低则反应速度过慢，生产效率低下。目前采用的温度控制系统存在一定的问题，温度波动较大，难以满足生产要求。问题：请分析该温度控制系统可能存在的问题，并提出改进措施。15.（15分）结合所学的化工设备控制知识，谈谈如何提高化工生产过程的自动化水平和安全性。答案：1.A2.B3.B4.A5.A6.D7.D8.B9.A10.C11.比例控制作用：能快速响应偏差，使系统输出迅速跟随输入变化，但不能消除稳态误差。比例系数越大，系统响应越快，但可能导致系统不稳定。积分控制作用：能消除稳态误差，通过对偏差的积分作用，使系统输出最终达到设定值。但积分作用会使系统响应速度变慢，且可能产生积分饱和现象。微分控制作用：能根据偏差的变化趋势提前动作，改善系统的动态性能，加快系统响应速度，减少超调量。但对高频干扰敏感。12.可采用PID控制系统。测量变送环节：通过温度传感器测量反应釜内温度，并将其转换为电信号传输给控制器。控制器：根据测量值与设定值的偏差，进行PID运算，输出控制信号。执行器：根据控制器输出的信号，调节加热或冷却设备，改变反应釜内温度。这样能有效克服被控对象的惯性和滞后，实现精确的温度控制。13.调节阀选型需考虑以下因素：流量系数Kv值，要满足工艺要求的最大流量和最小流量；调节阀的口径，根据流量系数和工艺管道直径确定；调节阀的材质，要适应化工介质的腐蚀等特性；调节阀的类型，如直通单座、直通双座、角形等，根据工艺要求和安装空间选择；调节阀的流量特性，如直线、等百分比等，以满足不同的调节需求。14.可能存在的问题：控制器参数设置不合理，导致控制作用过强或过弱；传感器测量不准确，存在误差；调节阀调节能力不足，无法及时准确调节温度；系统存在干扰，影响温度稳定性。改进措施：重新整定控制器参数，优化控制效果；检查传感器，确保测量准确；更换合适的调节阀，提高调节能力；采取抗干扰措施。15.提高化工生产过程自动化水平可从以下方面入手：采用先进的控制系统，如DCS、PLC等，实现对生产过程的集中监控和精确控制；选用高精度的传感器和执行器，提高测量和控制精度；优化控制